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美国科学家让老鼠玩电子游戏
2009年10月17日    评论:    分享:

    据美国《连线》杂志网站报道,美国科学家通过观察老鼠在电子游戏虚拟空间中的表现,努力寻找研究动物神经活动规律的新途径。

  长期以来,虽然科学家对大脑系统已经有了大致的了解,但对于单个神经细胞的作用机理却知之甚少。即使是最先进的用于观察人脑活动的功能性磁共振成像仪器也只能测量到数百万个神经元同时活动的状况。虽然科学家在细胞培养试验中能够研究单个神经元,但是,试验器皿中的脑细胞与真正人体的脑细胞是完全不同的。因此,如何有效追踪研究活体动物的单个神经元一直是困扰科学家的技术瓶颈。

  日前,来自美国普林斯顿大学的神经科学家异想天开,居然利用将非常流行的Quake(雷神之锤)网络游戏软件升级改进而开发的研究系统对老鼠进行试验。将老鼠放到Quake游戏设计的虚拟现实空间之中,通过植入其大脑的传感器获得研究数据。

  这种装置几乎能够实时实地追踪单个神经元。科学家希望籍此获得细胞层级的信息,以便深入研究动作、情绪、意识以及其他复杂的心理机能。

  “神经科学最主要的研究领域之一就是开发研究新的技术途径,以深入探究脑细胞的工作原理。”普林斯顿大学神经学家大卫-唐克与他人共同撰文,于本周三发表于“自然”杂志。他说:“单独的神经细胞中都存在着神经系统的信息,这是亟待我们揭开的奥秘。”

  唐克的研究团队着重研究海马体神经元。那是在大脑中负责学习和记忆的区域,当动物身处特定环境中时就会被激活。虽然海马体神经元在40年前就已经被确认,科学家始终未能搞清楚究竟是什么机制增强其活动力。

  “当你试图对老鼠大脑进行测量的时候,神经元总是反复运动难以捕捉,”唐克说:“所以我们努力将其头部固定。但是,老鼠大脑的活动情况与走迷宫时的情况差不多。”

  唐克的团队设计了一套装置,将老鼠的头部牢牢地固定在一个金属头盔中,并使其在一个泡沫球上走动。球体被喷气吹动,飘浮在空中,仿佛是一部转来转去的跑步机。旁边安装着连接在光学计算机上的传感器,在老鼠奔跑的时候测量泡沫球的运动。

  科学家对公开发行的Quake2游戏软件进行了改进升级,制作出虚拟现实软件,将图像投射到老鼠旁边的屏幕上,以此来获取观测数据。唐克称其为“迷你版IMAX(图像最大化)剧场”。

  试验中的老鼠在Quake游戏设计的迷宫中转来转去。当然,它们的表现不会获得加分或者能力升级,而是喝到旁边喷头流出的清水作为奖励。

  研究者在每只老鼠的海马体内植入周长仅一微米的玻璃毛细血管,并注入生理盐水。它将作为一部全细胞记录仪,探测单个细胞在脉搏中产生的电流。

  “单个神经元的电活动性力度变化与动物完成复杂任务过程中出现的众多神经元的放电型式存在什么样的联系?如果能够深入理解这一点,其重要性是不言而喻的。”加州大学认知能力科学家道格拉斯-尼兹在一篇评论中写道。

  科学家已经提出了至少六种单个神经元行为模式,以解释海马体神经元普遍的放电型式,而动物所处的特定空间位置会影响海马体神经元的行为。唐克的团队发现单个神经元在持续放电过程中强度不断变化,这与科学家已经提出的一种模式相契合。

  如此新颖的研究方式可能会引起更多神经科学家的兴趣,而且“公平地说,需要更多的工作,才能确保研究取得成功。”唐克说。

  尼兹则是非常激动,认为研究成果是“振奋人心的”,并且“必将证明对研究其他脑部组织也是有用的,特别是大脑皮层。”自然,新的虚拟现实试验方法也令他特别兴奋。他写道,最新发现是“技术开发的第一份报酬”并且“将为今后数十年的研究提供有力的范本。”(唐宁)

  来源:新浪科技

标签:老鼠玩电子游戏
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